本发明专利技术涉及一种用于在工业热浸设施中控制沉积在镀有熔融金属(1)的运行金属条带上的镀覆层的厚度的气体擦拭设备，该气体擦拭设备包括主喷嘴单元(5)和副喷嘴单元(5A)，以将擦拭射流吹到运行条带的表面上，所述主喷嘴单元(5)和所述副喷嘴单元(5A)分别设置有由加压非氧化气体馈送的主室和副室(6，6A)、并且至少设置有形成在相应主喷嘴单元和副喷嘴单元(5，5A)的端头中的主细长喷嘴狭缝和副细长喷嘴狭缝(7，7A)，所述端头各自包括在使用中面向运行条带(1)的下游侧并与运行条带表面成某角度的外部顶侧(13，13A)，其中，副喷嘴单元(5A)在主喷嘴单元端头的外部顶侧(13)上方邻近于主喷嘴单元(5)，使得副喷嘴单元(5A)的上部外表面(13A)被设计成在使用中与运行条带表面形成介于5
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造具有改善外观的镀覆金属条带的设备和方法
[0001]本专利技术涉及一种用于改善热浸镀覆金属条带的表面外观的设备和对应方法，该热浸镀覆金属条带具有通过气体射流擦拭而调整的涂层厚度。
[0002]本申请中指定的解决方案更具体地适用于在锌和铝的混合物中镀覆有镁的金属条带。
技术介绍
[0003]包括将金属条带浸入熔融金属浴中的镀覆工艺是众所周知的，并且在全世界范围内得到使用，在用锌、铝、锡或那些主要金属元素的合金对钢条带进行镀覆的情况下尤其如此，可以向那些主要金属元素添加其他元素，比如，镁、硅、铬、锶、钒以及杂质(如Ti、Fe、Ca等)。
[0004]如图1所示，条带1首先浸入熔融金属浴2中，接着被浸没辊(通常是一个沉没辊3以及一个或多个偏转辊3(、4))偏转，以最终向上离开浴2。众所周知，由于液体的粘性，由条带输送的液态金属的厚度随着条带的速度而增大。因此，为了将此厚度减小到由最终客户定义的目标值，需要擦除多余的液体。用于执行此操作的最常用的方法包括利用气刀原理。根据这种方法，气体通过一个或多个通常称为“气刀”(见图1)的喷嘴5高速吹到输送液态金属的运行条带上。通常，在条带的每一侧上有至少一个气体喷嘴5，可能设置了附加喷嘴以控制边缘保护涂层。高速气体到条带上的冲击在输送的液膜上产生了压力和剪切应力剖面，这些剖面迫使多余的液体返回到镀覆浴中。
[0005]在液膜上像刀一样工作的高速气体喷嘴是由从加压室6通过狭缝7排出的气体产生的，该狭缝具有小厚度以及横向于运行条带的长度(图2)。所使用的气体可以是任何类型的，例如包含燃烧气体和蒸汽，但是最常用的方法包括出于成本和可获得性的原因而使用空气，并且当需要高表面质量时使用氮气。
[0006]例如，锌镀覆方法中使用的典型值是钢条带以20米/分钟至250米/分钟运行，涂层厚度介于2微米与40微米之间，这要求气体以从50米/秒至值高达声速(接近300米/秒)的速度穿过厚度介于0.7mm至2mm之间的单狭缝开口而从室离开。
[0007]当液态金属被氧化气体(比如，含有氧气和/或水的气体，如空气)擦拭时出现的缺点是液膜的氧化。这意味着镀覆液体的物理性质因此而改变，例如其粘度由于膜在其表面上以及内部的小的氧化部分的影响而改变。众所周知，气体射流在离开周围环境后并不完全稳定，从而在气体射流与液膜之间出现了高剪切应力，并且结果是可能在涂层中形成波纹。这些波纹是由液膜上的擦拭力的振荡诱发的。
[0008]取决于液体粘度、其表面张力、涂层厚度和液态停留时间，这些波纹随时间或多或少趋于平稳。因此，减少液膜的氧化改善了表面质量、尤其是改善了成品膜的波动。
[0009]由于氧化，还可能观察到其他缺陷，比如，微小的横向氧化线，但这主要发生在涂层的Al+Mg含量高且擦拭射流强时。
[0010]这解释了为何当期望高质量的表面时，优选使用非氧化气体而不是空气。此外，气
体的露点必须低，以确保不会像使用燃烧气体时那样发生被水氧化的情况。如果可以使用如所谓的稀有气体(Xe、Ne、Ar等)等各种气体，那么氮气由于它的可获得性并且进一步由于它对制造成本的影响而是优选介质。
[0011]当非氧化气体用于馈送气刀时，一旦气体射流由于环境空气的输送而进入环境空气中，则喷射气体的氧气含量便逐渐增大。这意味着喷射气体的氧气含量随着从喷嘴出口到条带的距离而逐渐增大。因此，众所周知，喷嘴狭缝到条带的距离越大，实际冲击到液态金属上的气体中的氧气含量就越高。这证明了以前的专利实践是正确的，该实践包括在喷嘴5周围使用限制箱8，如图3非常示意性地示出，以在非氧化气体射流周围保持低氧化气氛。
[0012]在文献WO 2014/199194 A1中描述了限制箱的更复杂的示例，该文献披露了一种用于金属条带的热浸镀覆的设施，该设施包括可调整的限制箱。该设施包括：装置，其用于将所述金属条带沿路径移动；锅，其用于容纳熔融浴；以及擦拭系统，其包括至少两个喷嘴，该至少两个喷嘴放置在锅下游所述路径的两侧上，该擦拭系统具有箱，该箱具有用于在所述喷嘴的上游限制金属条带周围的气氛的下限制部分和用于在所述喷嘴的下游限制金属条带周围的气氛的上限制部分，所述擦拭系统具有用于将下限制部分相对于锅竖直移动的第一移动装置。喷嘴可相对于锅竖直移动。擦拭系统还包括用于将上限制部分相对于锅和下限制部分两者竖直移动的第二移动装置。
[0013]还提出的解决方案是在喷嘴正上方位于下游的限制箱，该限制箱通过由管道组成的专用系统被馈送非氧化气体。然而，这种系统非常复杂，因为箱具有横向侧和顶侧，并且人们必须管理用于控制边缘保护涂层的边缘挡板系统。此外，它必须被定位成非常靠近条带以有效，并保持氧化剂水平低于周围环境。
[0014]在文献WO 2010/130883 A1中描述了这种限制箱的示例，该文献涉及一种用于生产具有金属涂层的金属带的方法，该金属涂层提供对腐蚀的防护，该方法包括使带穿过封隔区域的步骤，该封隔区域：
[0015](a)在底部，由擦拭线和擦拭喷嘴的上部外表面限定，
[0016](b)在顶部，由两个封隔壳体的上部部分限定，这些封隔壳体在喷嘴正上方放置在带的两侧上，并且相对于擦拭线具有至少10cm的高度，以及
[0017](c)在侧面，由所述封隔壳体的侧面部分限定。
[0018]封隔区域中的气氛的氧化电位小于含有4体积％氧气和96体积％氮气的气氛的氧化电位，并大于含有0.15体积％氧气和99.85体积％氮气的气氛的氧化电位。
[0019]虽然限制箱非常有效地避免了擦拭气体在其朝向条带的路径上的潜在氧化剂，但是产生了操作问题，如产生了需要去除的浮渣，或者因锌粉尘的产生所致的污物，并且由于不再可能接近浴和喷嘴狭缝而需要进行狭缝清洁。
[0020]最后，现已知晓30年的“限制箱”类型的解决方案已被证明在工业上是不可行的，在高的线速度(比如，100mpm和更高)下尤其如此，并且在工业上似乎越来越被放弃。
[0021]此外，诸位专利技术人已确定，当线速度高于60mpm并且涂层厚度低于30μm时，出现特定的缺陷，这些缺陷不是因位于浴表面与气刀之间的膜氧化所致，而是因位于擦拭气体冲击斑之后的膜氧化所致，因为在此位置，擦拭气体和涂层的顶部的相对速度高，而涂层接近其成品状态。
[0022]图4示出了气刀下的典型的理论膜演变。该过程的物理性质表明，在擦拭后区域11中，涂层厚度12可能仍然由于高剪切应力而减小，该高剪切应力是由在与条带相同的方向上移动的气流诱发的。当擦拭气体氧化涂层金属时，高的相对速度诱发液膜的强烈氧化，并且因此影响最终的表面质量。
[0023]文献WO 2008/069362 A9披露了一种气体擦拭装备，该气体擦拭装备包含容纳高压气体的主体、以及设置在主体处以将高压气体喷射到移动的镀覆钢条带的表面上的多喷嘴单元。穿过充满熔融金属的热浸浴的镀覆钢条带的表面被高速气体射流擦拭。从辅助喷嘴喷射的气体围绕从主喷嘴喷射的气体，从而即使在高速下也防止由从主本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在工业热浸设施中控制沉积在镀有熔融金属(1)的运行金属条带上的镀覆层的厚度的气体擦拭设备，该气体擦拭设备包括主喷嘴单元(5)和副喷嘴单元(5A)，以将擦拭射流吹到该运行条带的表面上，所述主喷嘴单元(5)和所述副喷嘴单元(5A)分别设置有由加压非氧化气体馈送的主室和副室(6，6A)、并且至少设置有形成在该相应主喷嘴单元和该副喷嘴单元(5，5A)的端头中的主细长喷嘴狭缝和副细长喷嘴狭缝(7，7A)，所述端头各自包括在使用中面向该运行条带(1)的下游侧并与运行条带表面成某角度的外部顶侧(13，13A)，其中该副喷嘴单元(5A)在该主喷嘴单元端头的外部顶侧(13)上方邻近于该主喷嘴单元(5)，使得该副喷嘴单元(5A)的上部外表面(13A)被设计成在使用中与该运行条带表面形成介于5
°
与45
°
之间的角度，其中该第二狭缝开口(7A)的厚度介于该第一狭缝开口(7)的厚度的1.5倍与3倍之间，其特征在于，该副喷嘴单元(5A)的端头具有通过第一挡板(14)向下游延伸的外部顶侧(13A)，该第一挡板相对于该运行条带(1)成第一使用中角度，以便形成气体限制区域(17)。2.根据权利要求1所述的设备，其中，该副喷嘴单元(5A)的狭缝(7A)和该运行条带(1)之间的使用中距离与该主喷嘴单元(5)的狭缝(7)和该运行条带(1)之间的使用中距离之差介于5mm与30mm之间。3.根据权利要求1所述的设备，其中，该第一挡板(14)在远离该副喷嘴单元端头的端部被第二挡板(15)延长，该第二挡板相对于该运行条带(1)成第二使用中角度，以便与该副喷嘴单元端头和该第一挡板(14)形成气体限制区域(17)。4.根据权利要求3所述的设备，其中，该第二挡板(15)在使用中相对于该运行条带(1)基本上横向/垂直或向下游定向。5.根据权利要求1所述的设备，其中，该第二喷嘴单元(5A)的狭缝在使用中在该运行条带(1)上的正交投影位于该主喷嘴单元(5)的擦拭气体的冲击斑(16)上方下游至少50mm处。6.根据权利要求4所述的设备，其中，该第二挡板(15)端头在使用中在该运行条带(1)上的正交投影位于该主喷嘴单元(5)的擦拭气体的冲击斑(16)上方下游至少75mm至100mm处。7.根据权利要求4所述的设备，其中，运行条带(1)到第二挡板(15)的距离介于5mm与30mm之间。8.根据权利要求4所述的设备，其中，运行条带(1)到第一挡板(14)或运行条带(1)到第二挡板(15)的距离大于运行条带(1)到主喷嘴单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔，
申请(专利权)人：约翰考克利尔股份公司，
类型：发明
国别省市：
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